CN114683877A - 动力电池***及车辆 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种动力电池***及车辆，属于动力电池领域，所述动力电池***包括：动力电池包、高压控制器、低压蓄电池；其中，所述动力电池包包括动力电池模组以及智能断路器，所述高压控制器包括母线电容；所述动力电池模组以及所述智能断路器以及所述高压控制器形成第一回路，所述高压控制器与所述低压蓄电池形成第二回路；其中，所述低压蓄电池能够经过所述第二回路对所述高压控制器中的所述母线电容进行预充电，所述智能断路器能够在所述母线电容两端的电压与所述动力电池模组母线两端的电压之差小于预设阈值时，导通所述第一回路。能够在实现高压上电的基础上，大幅降低动力电池包内的布置高压元器件所占用的空间，降低了高压零部件的成本。
Description
技术领域
本公开涉及动力电池领域，具体地，涉及一种动力电池***及车辆。
背景技术
随着新能源企业行业的快速发展，动力电池的设计已经非常成熟及完善，动力电池目前发展的主流方向为提高电芯能量及整包能量密度，以适应更高的续航要求，那么在相对紧张的电池包空间内，整包的布局设计就显得尤为重要，在提高单个电芯能量的同时，增加电池包内部电芯的成组数也不可或缺，那么就会压缩电池包内其他零部件的布置空间。
而相关技术中，为了保证车辆能够实现基础高压上下电，过载短路及碰撞切断高压的功能，常采用BDU(Battery Disconnect Unit，电池包断路单元)布局设计，包括熔断器，主继电器，预充电组，预充继电器等高压元器件，占用了极大的动力电池包的空间。
发明内容
为了解决相关技术中存在的问题，本公开提供一种动力电池***及车辆。
本公开第一方面提供一种动力电池***，包括：
动力电池包、高压控制器、低压蓄电池；其中，所述动力电池包包括动力电池模组以及智能断路器，所述高压控制器包括母线电容；
所述动力电池模组以及所述智能断路器以及所述高压控制器形成第一回路，所述高压控制器与所述低压蓄电池形成第二回路；
其中，所述低压蓄电池能够经过所述第二回路对所述高压控制器中的所述母线电容进行预充电，所述智能断路器能够在所述母线电容两端的电压与所述动力电池模组母线两端的电压之差小于预设阈值时，导通所述第一回路。
可选地，所述动力电池***还包括DC-DC变换器，所述低压蓄电池的两端与所述DC-DC变换器的低压端连接，所述DC-DC变换器的高压端与所述高压控制器形成所述第二回路；
其中，所述高压控制器和所述DC-DC变换器并联在所述动力电池模组正负母线的两端。
可选地，所述DC-DC变换器为双向DC-DC变换器，所述动力电池模组以及所述智能断路器以及所述双向DC-DC变换器形成第三回路，所述双向DC-DC变换器能够在所述第一回路导通、且整车上电完成后，将所述动力电池模组提供的电压降低，并为所述低压蓄电池充电。
可选地，所述智能断路器为多个，所述高压控制器的第一端与所述动力电池模组的正极之间设置有至少一个所述智能断路器和/或所述高压控制器的第二端与所述动力电池模组的负极之间设置有至少一个所述智能断路器。
可选地，所述动力电池***还包括：BMS；
所述BMS分别与所述动力电池模组、所述高压控制器、所述智能断路器连接；
所述BMS用于在检测所述母线电容两端的电压与所述动力电池模组母线两端的电压之差小于预设阈值时，控制所述智能断路器闭合，以导通所述第一回路。
可选地，所述智能断路器中还包括至少一个电流传感器，所述电流传感器用于检测所述动力电池模组母线的电流大小；
所述BMS还用于获取所述电流大小，并在所述电流大小大于预设的安全电流阈值，且大于所述安全电流阈值的持续时间大于预设时长时，发送用于控制所述智能断路器断开的控制信号。
可选地，所述BMS还用于检测所述动力电池模块的电芯温度，在所述电芯温度异常的情况下，向所述智能断路器发送用于控制所述智能断路器断开的控制信号。
可选地，所述动力电池***还包括与所述智能断路器连接的气囊传感器；
所述气囊传感器用于在检测到气囊弹出时，向所述智能断路器发送用于控制所述智能断路器断开的控制信号。
可选地，所述智能断路器还包括灭弧模块；
所述灭弧模块用于在所述智能断路器接收到用于控制所述智能断路器断开的控制信号时，熄灭断开时所述智能断路器的接触点间产生的高压电弧。
本公开第二方面提供一种车辆，所述车辆包括本公开第一方面提供的任一项所述的动力电池***，以及与所述动力电池***连接的高压用电器。
通过上述技术方案，可以通过该低压蓄电池为高压控制器的母线电容充电，在母线电容的电压与动力电池模组的电压差在安全电压阈值时，闭合智能断路器，导通动力电池模组与高压控制器的电流回路，该母线电容能够降低回路中的电流升高速度，能够保证高压上电时不会对高压控制器产生冲击伤害，保证高压上电的安全。并且，通过采用该智能断路器取代了常规的BDU布局设计，取消了熔断器，主继电器，预充电组，预充继电器等高压元器件，大幅降低了动力电池包内的布置高压元器件所占用的空间，降低了高压零部件的成本。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是根据一示例性实施例示出的一种动力电池***的示意图。
图2是根据一示例性实施例示出的一种动力电池***的另一示意图。
图3是根据一示例性实施例示出的一种车辆的框图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
图1是根据一示例性实施例示出的一种动力电池***100的示意图，如图1所示，所述动力电池***100包括：
动力电池包110、高压控制器120、低压蓄电池130；其中，所述动力电池包110包括动力电池模组111以及智能断路器112，所述高压控制器120包括母线电容121；
所述动力电池模组111以及所述智能断路器112以及所述高压控制器120形成第一回路，所述高压控制器120与所述低压蓄电池130形成第二回路；
其中，所述低压蓄电池130能够经过所述第二回路对所述高压控制器120中的所述母线电容121进行预充电，所述智能断路器112能够在所述母线电容121两端的电压与所述动力电池模组111母线两端的电压之差小于预设阈值时，导通所述第一回路。
其中，图1中智能断路器112可以理解为是连接在动力电池模组111的正极，也可以理解为是连接在动力电池模组111的负极，在另一种可能的实现方式中，智能断路器112可以为多个，分别连接在动力电池模组111的正极和动力电池模组111的负极(此种方式图中未示出)。
低压蓄电池130例如可以采用12V铅酸蓄电池。在一种可能的实施方式中，低压蓄电池130经过所述第二回路对所述高压控制器120中的所述母线电容121进行预充电可以是，低压蓄电池130经过DC-DC变换器将低电压升压为高电压后对所述母线电容121进行充电，其中，该DC-DC变换器可以集成在所述高压控制器120内，也可以是独立的一个DC-DC变换器与所述高压控制器120并联在所述动力电池模组的正负母线之间。
其次，本领域技术人员应理解，所述高压控制器120可以为连接动力电池模组111以及驱动电机的电机控制器，例如单电机控制器，用于控制驱动电机的运行状态，所述高压控制器120还可以是多合一控制器(例如电机控制器、空调控制器等高压元器件的控制器的集成模块)，用于控制车载空调以及驱动电机等高压设备运行。该智能断路器为多个电子元件集成的体积较小的电子器件，拥有信息处理的功能，能够根据不同的信号导通和断开与其连接的电路。
在本公开实施例中，可以通过该低压蓄电池130为高压控制器120的母线电容121充电，在母线电容121的电压与动力电池模组111的电压差在安全电压阈值时，闭合智能断路器112，导通动力电池模组111与高压控制器120的电流回路，该母线电容121能够降低回路中的电流升高速度，能够保证高压上电时不会对高压控制器120以及高压元件产生冲击伤害，保证高压上电的安全。并且，通过采用该智能断路器112取代了常规的BDU(BatteryDisconnect Unit，电池包断路单元)布局设计，包括取消了熔断器，主继电器，预充电组，预充继电器等高压元器件，不仅大幅降低包内布置高压元器件所占用的空间，降低了高压零部件的成本。
在一些可选地实施例中，该动力电池***100还包括如图2所示的DC-DC变换器201，所述低压蓄电池130的两端与所述DC-DC变换器201的低压端连接，所述DC-DC变换器201的高压端与所述高压控制器120形成所述第二回路；
其中，所述高压控制器120和所述DC-DC变换器201并联在所述动力电池模组111正负母线的两端。
采用本方案，可以通过设置DC-DC变换器201，将该低压蓄电池130的电压升高，为该高压控制器120中的母线电容121充电，将电池包内的预充功能移植到DC-DC变换器201上，能够使得该母线电容121充电速度更快，减小上电时的响应时间。
进一步地，图2所示的DC-DC变换器201为双向DC-DC变换器，所述动力电池模组111以及所述智能断路器112以及所述双向DC-DC变换器形成第三回路，所述双向DC-DC变换器能够在所述第一回路导通、且整车上电完成后，将所述动力电池模组111提供的电压降低，并为所述低压蓄电池130充电。
采用本方案，通过设置双向DC-DC变换器，能够在第一回路导通时，通过第三回路降低动力电池模组111的电压为低压蓄电池130充电，能够保持低压蓄电池130的电量，以避免该低压蓄电池130耗电过度而馈电，导致车辆无法上电发动。
在另一些可选地实施例中，如图2所示，所述智能断路器112为多个，所述高压控制器120的第一端与所述动力电池模组111的正极之间设置有至少一个所述智能断路器112和/或所述高压控制器120的第二端与所述动力电池模组111的负极之间设置有至少一个所述智能断路器112。
采用本方案，通过设置多个智能断路器112可以使得在其中一个智能断路器112故障无法断开时能够及时断开电流回路，保护电路中的高压元器件。
在另一些可选地实施例中，该动力电池***100还包括如图2所示的BMS(BatteryManagement System，电池管理***)202；
所述BMS202分别与所述动力电池模组111、所述高压控制器120、所述智能断路器112连接；
所述BMS202用于在检测所述母线电容121两端的电压与所述动力电池模组111母线两端的电压之差小于预设阈值时，控制所述智能断路器112闭合，以导通所述第一回路。
采用本方案，可以通过BMS检测动力电池模组两端电压与母线电容121两端的电压，及时的闭合智能断路器以导通该第一回路，能够保证高压上电时不会对高压控制器产生冲击伤害，保证高压上电的安全。
进一步地，所述智能断路器112中还包括至少一个如图2所示的电流传感器204，所述电流传感器204用于检测所述动力电池模组111母线的电流大小；
所述BMS202还用于获取所述电流大小，并在所述电流大小大于预设的安全电流阈值，且大于所述安全电流阈值的持续时间大于预设时长时，发送用于控制所述智能断路器112断开的控制信号。
其中，该电流传感器204不仅可以与该智能断路器112的其他电子元件集成为一个智能断路器112整体，也可以单独的设置在该动力电池模组111的正极和/或负极。
采用本方案，还可以通过BMS202获取第一电流回路导通时回路中的电流，在确定该电流异常时及时断开该智能断路器112，以保护电路中的元器件。
可选地，所述BMS202还用于检测所述动力电池模组111的电芯温度，在所述电芯温度异常的情况下，向所述智能断路器112发送用于控制所述智能断路器112断开的控制信号。
采用本方案，可以通过BMS202检测所述动力电池模组111的电芯温度，并在确定该电芯温度异常的情况下断开智能断路器112，以保护动力电池模组111，避免动力电池受损。在一些实施例中，该BMS202还能检测动力电池模组111的电芯电压，在该电芯电压异常时，向该智能断路器112发送用于控制该智能断路器112断开的控制信号。
可选地，如图2所示，该动力电池***100还包括与所述智能断路器112连接的气囊传感器203；
所述气囊传感器203用于在检测到气囊弹出时，向所述智能断路器112发送用于控制所述智能断路器112断开的控制信号。
其中，车辆均配置有整车控制器，该整车控制器也可用于检测车辆碰撞信号，并在检测到碰撞信号时向该智能断路器112发送用于控制该智能断路器112断开的控制信号。采用本方案，可以在车辆发生碰撞时及时断开高压电路，可以停止为车辆的驱动电机供能，以避免更严重的交通事故，还可以避免漏电导致人员受伤。
可选地，所述智能断路器112还包括灭弧模块；
所述灭弧模块用于在所述智能断路器112接收到用于控制所述智能断路器112断开的控制信号时，熄灭断开时所述智能断路器112的接触点间产生的高压电弧。
本领域技术人员应理解，在电压、电流较高时断开电路，断开的接触点可能会产生电弧，在电动力或者热力作用下电弧可能会移动造成电路短路或者危害驾乘人员的安全，采用本方案，可以通过灭弧模块熄灭电弧，以保障车辆及人员的安全。
图3是根据一示例性实施例示出的一种车辆30，该车辆包括上述动力电池***100，以及与该动力电池***100连接的高压用电器31，该高压用电器31可以包括例如驱动电机、空调***等等。本领域技术人员应该知悉，在具体实施时，该车辆还包括其它部件，图3只是示出了与本公开实施例相关的部分，其它必要的车辆部件未一一示出。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (10)
1.一种动力电池***，其特征在于，包括：
动力电池包、高压控制器、低压蓄电池；其中，所述动力电池包包括动力电池模组以及智能断路器，所述高压控制器包括母线电容；
所述动力电池模组以及所述智能断路器以及所述高压控制器形成第一回路，所述高压控制器与所述低压蓄电池形成第二回路；
其中，所述低压蓄电池能够经过所述第二回路对所述高压控制器中的所述母线电容进行预充电，所述智能断路器能够在所述母线电容两端的电压与所述动力电池模组母线两端的电压之差小于预设阈值时，导通所述第一回路。
2.根据权利要求1所述的动力电池***，其特征在于，还包括DC-DC变换器，所述低压蓄电池的两端与所述DC-DC变换器的低压端连接，所述DC-DC变换器的高压端与所述高压控制器形成所述第二回路；
其中，所述高压控制器和所述DC-DC变换器并联在所述动力电池模组正负母线的两端。
3.根据权利要求2所述的动力电池***，其特征在于，所述DC-DC变换器为双向DC-DC变换器，所述动力电池模组以及所述智能断路器以及所述双向DC-DC变换器形成第三回路，所述双向DC-DC变换器能够在所述第一回路导通、且整车上电完成后，将所述动力电池模组提供的电压降低，并为所述低压蓄电池充电。
4.根据权利要求1所述的动力电池***，其特征在于，所述智能断路器为多个，所述高压控制器的第一端与所述动力电池模组的正极之间设置有至少一个所述智能断路器和/或所述高压控制器的第二端与所述动力电池模组的负极之间设置有至少一个所述智能断路器。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的动力电池***，其特征在于，所述动力电池***还包括：BMS；
所述BMS分别与所述动力电池模组、所述高压控制器、所述智能断路器连接；
所述BMS用于在检测所述母线电容两端的电压与所述动力电池模组母线两端的电压之差小于预设阈值时，控制所述智能断路器闭合，以导通所述第一回路。
6.根据权利要求5所述的动力电池***，其特征在于，所述智能断路器中还包括至少一个电流传感器，所述电流传感器用于检测所述动力电池模组母线的电流大小；
所述BMS还用于获取所述电流大小，并在所述电流大小大于预设的安全电流阈值，且大于所述安全电流阈值的持续时间大于预设时长时，发送用于控制所述智能断路器断开的控制信号。
7.根据权利要求5所述的动力电池***，其特征在于，所述BMS还用于检测所述动力电池模块的电芯温度，在所述电芯温度异常的情况下，向所述智能断路器发送用于控制所述智能断路器断开的控制信号。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的动力电池***，其特征在于，所述动力电池***还包括与所述智能断路器连接的气囊传感器；
所述气囊传感器用于在检测到气囊弹出时，向所述智能断路器发送用于控制所述智能断路器断开的控制信号。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的动力电池***，其特征在于，所述智能断路器还包括灭弧模块；
所述灭弧模块用于在所述智能断路器接收到用于控制所述智能断路器断开的控制信号时，熄灭断开时所述智能断路器的接触点间产生的高压电弧。
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求1-9任一项所述的动力电池***，以及与所述动力电池***连接的高压用电器。
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